论文总字数：13632字

摘 要

碳纳米管是当代社会受到广泛关注的一种新颖的材料，因为其自身具备的特别的理化性质，引发了人们对它深层次的研究。本文主要研究了碳纳米管的吸附特性，碳纳米管对2,4-二氯酚吸附的效果。多壁碳纳米管对2,4-二氯酚的吸附平衡时间大约为25分钟左右；在pH大约为6的时候，其吸附效果达到最佳状态；在温度升高的过程中，多壁碳纳米管对2,4-二氯酚的吸附的量在减少，吸附的能力略微变差。

关键词：碳纳米管 2,4-二氯酚 吸附

Adsorption of 2,4-dichlorophenol by carbon nanotubes

Abstract

Carbon nanotubes as a new type of nano-materials, because of its unique physical and chemical properties，are deeply studied. In this paper, the adsorption characteristics of carbon nanotubes and the performance of carbon nanotubes on the adsorption of 2,4-dichlorophenol were investigated. Adsorption equilibrium time of 2,4-dichlorophenol was about 25 minutes. Carbon nanotubes had the best adsorption effect for 2,4-dichlorophenol at pH=6. With the increase of temperature, the adsorption performance of MWNTs on 2,4- dichlorophenol became poorer.

Key words：Carbon nanotubes ，2,4-dichlorophenol，adsorption

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1碳纳米管的研究背景与现状 1

1.2 2,4-二氯酚的介绍 2

1.3有机污染物的处理方法 3

1.3.1有机污染物的检测方法及去除 3

1.3.2酚类物质污染及去除 4

1.4碳纳米管的吸附性能 5

1.4.1影响吸附的因素 5

1.4.2碳纳米管的吸附性能 5

1.5 课题研究的意义 7

第二章 实验部分 8

2.1实验原料 8

2.2实验仪器 8

2.3实验过程 8

第三章 结果与讨论 9

3.1 2,4-二氯酚的测定方法 9

3.2时间对碳纳米管去除2,4-二氯酚效力的影响 9

3.3 pH对碳纳米管去除2,4-二氯酚效力的影响 10

3.4温度对碳纳米管吸附2,4-二氯酚的影响 11

第四章 结论和展望 13

4.1结论 13

4.2展望 13

参考文献 14

致谢 17

1. 文献综述

1.1碳纳米管的研究背景与现状

碳纳米管是由碳原子形成的堆积在圆柱面表层的，中间空心的一种物质，它的直径很小，只有几纳米，长度只有几微米^[1]。

单壁碳纳米管 (SWNTs)如图1-1，以及多壁碳纳米管 (MWNTs）如图1-2,是根据管状物形成石墨片层数区分的。突出的电子化学性能是单壁碳纳米管的重要优势之一。根据这一优点，碳纳米管也可以作为一种很好的器件，用于制造电子数码产品方面。当然，除了这一优点，碳纳米管还有很多的用途可以用于其他方面。

碳纳米管在八年前就被国际专业的组织机构认为是未来最有希望可能应用到现实社会生活中的新颖的材料之一。假如我们现在可以在制备碳纳米管的过程中，可以达到对单壁碳纳米管的结构和性质做到可以控制，那么它的应用将有非常大的突破和改进。但是，经过那么多年的努力，到目前为止还没有找到可以适用的解决方案。所以，目前碳纳米管作为科研的热点问题，最主要的还是要尽快研发出实现对单壁碳纳米管性质和结构可控的方案，尽快让碳纳米管在社会上发挥它的用途。研究人员们推测，碳纳米管作为一种新型的简单的纳米级的原料，它将在未来有很大的发展空间，发挥它最大的价值。

碳纳米管的管壁是一个圆柱面，它是由碳原子通过sp²杂化，然后跟周围的碳原子结合，形成一个六边形的平面。由于这个平面组成了之前提到的圆柱面，也就成为了碳纳米管的管壁。纳米碳管管壁这种六边形的结构是不稳定的，有概率会发生一定程度的变形，然后形成点线面之间连接、包含的关系结构。碳纳米管的顶端通常还有五元环或者还有七元环，由于这种参与方式，最后形成了单质碳的第三种同素异形体富勒烯。

多壁碳纳米管的形成是由很多的单壁碳纳米管沿着同一条轴堆积缠绕在一起，然后一层层地叠加组合起来。所以，如果在镜像下看多壁碳纳米管的微观结构，会相对繁复一些。在显微镜下看多壁管的结构时，会看到由各个单壁管之间的间隙，而这个间距是要大于结晶石墨层之间的间距的^[2]。由于研究进程问题和实验手段问题，实验制备过程中，我们很少可以得到我们想要的结构优质理想的多壁碳纳米管。由于制备不可控，多壁碳纳米管的结构也不一定都对称，有很多不对称的^[3-5]。根据合成过程不一样，科学家们还提出了一些其他的模型^[6]。

图1-1 单壁碳纳米管

Fig.1-1 Single-walled carbon nanotube

图1-2 多壁碳纳米管

Fig.1-2 Multi walled carbon nanotubes

1.2 2,4-二氯酚的介绍

2,4-二氯苯酚也叫作2,4-二氯酚，英文名为2,4-Dichlorophenol，是一种白色固体，结构如图1-3所示。2,4-二氯酚的沸点是210℃，熔点为42～43℃，相对密度d（65/25℃）为1.383。当在实验过程中需要用到2,4-二氯酚的时候，我们要做好相应的防护措施，比如佩戴护目镜，口罩和手套等。因为此药品具有一定的毒性和挥发性，会影响我们的身体健康。同时，它还有有腐蚀性，有可能会伤到身体。2,4-二氯酚有酚臭，易溶于有机溶剂，但是微溶于水。

图1-3 2,4-二氯酚

Fig.1-3. 2,4-Dichlorophenol

1.3有机污染物的处理方法

1.3.1有机污染物的检测方法及去除

目前我国形势下，高效快速地检测有机污染物十分重要，并且，现在检测手段多种多样，针对不同的污染物，我们可以选择不同的方式方法。

紫外-可见分光光度法是可以对物质进行确定其性质和数量的分析。被测物质通过光时，光对不同元素和物质的吸收有不一样的选择，并且如果设定了不一样的波长的话，吸光度就会不一样，从而可以进行对物质的分析。这种方法具有一定的灵敏度和准确度，分析及操作都相对简单快捷，仪器设备也不复杂，测量光谱范围可从190-800nm，可以用于测定重金属及有机物，如六价铬、硝基酚、苯胺类等。本次实验就将要采用紫外可见分光光度法进行检查。

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